Unveiling and exemplifying the unitary equivalence of discrete time quantum walk models
量子行走的两个主要离散时间公式，创造和散射，对于任意位置相关的跃迁振幅和任何拓扑结构都是酉等价的（PRA { \bf 80}，052301（2009））。虽然证明明确描述了映射的获得，其高技术性可能会阻碍相关的物理方面涉及的等价性。讨论具体的例子-最一般的构造线，正方形和蜂窝晶格-在这里，我们揭示了这两个版本的量子漫步的相似性和差异。此外，我们还展示了如何通过适当的投影从另一个得到一个的动力学。我们对不同的概率幅度进行计算，如Hadamard，Grover，离散傅立叶变换和该领域中不常见的（但有趣的）离散Hartley变换，比较演变。我们的研究说明了模型的相互作用，一个重要的问题，这样的系统的实现和应用。
2013-04-12 math-ph math.MP quant-ph
Suppressing Amplitude Damping in Trapped Ions: Discrete Weak Measurements for a Non-unitary Probabilistic Noise Filter
本文提出低开销的非幺正概率滤波协议，通过离散弱测量抑制囚禁离子纠缠态中的振幅阻尼噪声，保护最大纠缠对免受自发散射退化，实现单拷贝准蒸馏。
2022-09-06 quant-ph
Imperfect Graphs from Unitary Matrices -- I
Numerikal Labs
本文提出了一种基于幺正矩阵的图论框架，用于分析量子算子并设计更高效的量子算法。
2026-02-28 math-ph math.MP physics.comp-ph
Explicit Separations for One-Query Unitary Synthesis
Princeton（普林斯顿大学）；NYU（纽约大学）
该研究针对酉合成问题，证明了1次查询对2次查询的显式分离、复相位酉矩阵的1次查询近似上界，还引入新密码游戏并得到量子程序近似难解性的新结果。
2026-07-30 cs.CC cs.CR quant-ph
Randomized gap and amplitude estimation
我们提供了一种方法来估计低维系统中的光谱间隙。与传统的相位估计不同，我们的方法不需要辅助量子位，也不需要特征良好的门。相反，它只需要能够执行近似的Haar随机酉运算，应用其本征谱被找出的酉运算，并在计算基础上执行测量。我们讨论了这些想法的应用，在原地振幅估计和量子器件校准。
2016-06-14 quant-ph
Learning Arbitrary Complex Matrices by Interlacing Amplitude and Phase Masks with Fixed Unitary Operations
本研究提出一种新型光子电路架构，通过将N+1个振幅-相位调制层与固定酉层交错排列，实现任意复矩阵的参数化与物理实现，为片上模拟信息处理的新型可编程光子电路开发提供支撑。
2023-12-09 physics.optics quant-ph
Reducing Unitary Coupled Cluster Circuit Depth by Classical Stochastic Amplitude Pre-Screening
酉耦合簇（UCC）方法是利用量子硬件来执行量子化学计算的有吸引力的途径，因为与经典计算机上所需的指数缩放相比，量子计算机原则上可以以多项式缩放方式执行UCC计算。当前有噪声的中间尺度量子（NISQ）计算机受到逻辑量子比特数量的硬件容量和由使用变分量子本征求解器（VQE）方法进行UCC计算所需的深电路引入的噪声两者的限制。我们提出了一个组合的经典-量子方法，其中一个随机的经典UCC预处理步骤是用来确定重要的激发在UCC anomaly。然后，在基于UCC的VQE计算中使用所选择的激励的减少的数量。这种方法给出了一个系统的可改进的近似，我们表明，量子资源的显着减少，可以实现，与CH $_2$，N $_2$和N $_2$ H $_2$分子的模拟给出亚毫哈特里误差。
2022-06-14 physics.chem-ph quant-ph
Relativistic probability amplitudes I. Massive particles of any spin
我们考虑一个任意自旋的大质量粒子和携带庞加莱群的酉不可约表示的基向量。从这些基矢量的归一化叠加的复系数，我们确定动量/自旋分量的概率振幅与非相对论理论中相同的解释。我们发现这些振幅的相对论变换，这是单一的，因为它们保持从帧到帧的标量积的模平方。空间反演和时间反演也被处理。我们重新考虑了位置本征向量和位置算符的Newton-Wigner构造.位置/自旋分量的概率振幅也确定和它们的相对论，酉，变换。再次，空间反演和时间反演被认为是。作为参考，我们展示了如何构造正能量解的Klein-Gordon和狄拉克方程的概率振幅。我们发现在无自旋的情况下的位置算子的升压变换，并提出了一些结果的位置测量的相对性。我们考虑的问题周围的经典概念的因果关系，因为它适用于量子力学。我们简要地检查的相关性的结果在这里提出的相互作用的理论。
2018-03-30 hep-th quant-ph
Phase amplitude separation of wave function as local gauge transformation
本文提出将量子波函数的振幅和相位作为实量分离，并建立该分离方法与电动力学局域规范变换之间的联系，凸显了局域规范变换在物理学中的核心作用。
2025-06-30 physics.atom-ph quant-ph
Quantum parameter estimation affected by unitary disturbance
我们提供了一个一般的框架，用于处理一个单一的扰动的影响，估计的幅度$λ$与一个单一的动态。通过计算量子费舍尔信息的解析和一般表达式，我们证明了$λ$的最优估计精度不能通过增加这样的幺正扰动来超越.然而，如果系统的动态已经受到外部场的影响，则增加其强度并不一定意味着最佳估计精度的损失。
2013-11-19 quant-ph
Efficient numerical approach for the simulations of high-power dispersive readout with time-dependent unitary transformation
本文提出一种基于含时幺正变换的高效数值方法，通过消除大振幅相干态来模拟高功率色散读出，并验证了其在二能级系统中有效而在transmon中无效。
2023-09-20 quant-ph
Explicit formulas for adiabatic elimination with fast unitary dynamics
Laboratoire de Physique de l’Ecole normale supérieure（巴黎高等师范学院物理实验室）；ENS-PSL（巴黎文理研究大学高等师范学院）；CNRS（法国国家科学研究中心）；Inria（法国国家信息与自动化研究所）；Centre Automatique et Systèmes (CAS)（自动与系统中心）；Mines Paris, Université PSL（巴黎矿业学院，巴黎文理研究大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Dept. of Electronics and Information Science, UGent（根特大学电子与信息科学系）
本文提出利用 Sylvester 方程和伴随动力学，为物理感兴趣的高阶情形提供系统显式表达式，解决快速幺正动力学下的绝热消除问题。
2024-09-02 quant-ph
Low-Depth Unitary Coupled Cluster Theory for Quantum Computation
幺正耦合团簇（UCC）近似是量子计算机上利用变分量子本征求解器计算电子结构的最有前途的波函数方法之一。然而，对于具有许多轨道的大型系统，所需数量的UCC因子仍然导致非常深的量子线路，这可能是实施的挑战。基于大多数UCC振幅是小的弱相关分子的观察，我们设计了一种算法，采用泰勒展开在小振幅，权衡电路深度额外的测量。强相关性可以通过执行关于一小组UCC因子的扩展来考虑，这些因子被精确地处理。在接近平衡时，泰勒级数展开通常可以很好地工作，而不需要包括任何精确的因子;随着分子被拉伸并且相关性增加，我们发现只有少数因子需要精确处理。
2021-09-29 physics.chem-ph quant-ph
What's my phase again? Computing the vacuum-to-vacuum amplitude of quadratic bosonic evolution
本文提出通过计算真空到真空振幅来恢复二次玻色演化中的相位，适用于各类时间依赖和非依赖哈密顿量，并能用于确定高斯态的相位。
2025-12-03 quant-ph
Time reversal and exchange symmetries of unitary gate capacities
酉门是量子通信的有趣资源，部分原因是它们总是可逆的，本质上是双向的。本文探讨这两个对称性：时间反演和交换的爱丽丝和鲍勃。我们将介绍一些酉门的例子，这些酉门在前向和后向能力之间（即使在反向通信由自由纠缠辅助时）以及在纠缠辅助和无辅助能力之间表现出巨大的分离。在此过程中，我们将给出一个一般的时间反演规则，用于关联酉门及其逆门的容量，这将解释为什么以前寻找非对称容量的尝试失败了。最后，我们将看到擦除量子信息和破坏纠缠的能力如何成为量子通信的宝贵资源。
2009-07-28 quant-ph
Evidence of Uncollapsed Quantum Amplitudes After Consecutive Measurements
Michigan State University（密歇根州立大学）；Université de Moncton（蒙克顿大学）；University of Ottawa（渥太华大学）；Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
研究通过单光子测量展示连续测量对量子系统的影响，发现单位ary理论与标准坍缩理论在三次以上连续测量中有不同预测，密度矩阵分析支持单位ary理论。
2026-03-14 physics.optics quant-ph
Unitary property testing lower bounds by polynomials
我们研究酉属性测试，其中量子算法被赋予对黑盒酉的查询访问，并且必须决定它是否满足某些属性。除了包含标准量子查询复杂度模型（其中幺正编码二进制字符串）作为特例之外，该模型还包含没有经典模拟的“固有量子”问题。表征这些问题的查询复杂性需要新的算法技术和下界方法。我们的主要贡献是一个广义多项式方法酉属性测试问题。通过利用与不变理论的连接，我们应用这种方法来获得下界的问题，如确定的幺正的递归时间，近似的尺寸标记的子空间，和近似的纠缠熵的标记状态。我们还提出了一个单一的属性测试为基础的方法对预言分离之间的$\mathsf{QMA}$和$\mathsf{QMA(2)}$，一个长期存在的问题，在量子复杂性理论。
2022-12-09 cs.CC quant-ph
Investigating the effect of noise channels on the quality of unitary t-designs
本文研究噪声信道对单量子比特酉t-设计质量的影响，发现2t-设计比(2t-1)-设计更敏感，且纯态下最敏感，并证明两种噪声模型在退极化噪声下等价。
2024-03-14 quant-ph
Quantum stochastic differential equation is unitary equivalent to a symmetric boundary value problem in Fock space
证明了Fock空间中量子随机微分方程的对称形式与薛定谔方程的强预解式极限之间的一种新的联系：强预解式极限酉等价于量子随机微分方程的适应（或Ito）形式，而弱极限酉等价于量子随机微分方程的对称（或Stratonovich）形式.我们证明了在Fock空间中，Qd_1与薛定谔方程的对称边值问题是酉等价的。边界条件描述了属于预解式范围的Fock向量分量的相位和幅度的标准跳跃。相应的马尔可夫演化方程（Lindblad或马尔可夫主方程）是从薛定谔方程的边值问题推导出来的。
1997-02-27 quant-ph
A Smolyak algorithm adapted to a system-bath separation: application to an encapsulated molecule with large amplitude motions
提出了一种适用于体系-浴槽分离的严格量子模拟的Schwarzak算法。这种技术结合了稀疏网格方法与系统浴概念在一个特定的配置没有限制的形式的哈密顿量，从而实现了一个高效的收敛的激发跃迁的“系统”的一部分。我们的方法提供了一个通用的方法来克服常年收敛问题的标准的Snakak算法，并使超过100自由度的floppy分子的模拟本方法的效率进行了说明的模拟H $_2$笼在一个sII笼形水合物包括两种笼模式。通过增加水分子的简正模数目，使跃迁能收敛。我们的结果证实了H $_2$分子的平移和旋转（$j=1$）跃迁的三重态分裂。此外，它们显示出相对于刚性笼中的平移过渡略有增加。
2022-04-27 physics.atom-ph physics.comp-ph quant-ph
Characterizing errors on qubit operations via iterative randomized benchmarking
通过改进的门校准减少幺正误差，我们在电路量子电动力学系统中使用超导量子比特实现了99.95%的基准单量子比特门保真度。我们提出了一种方法来区分酉和非酉错误的量子门的目标门内的随机基准序列交错重复。基准保真度衰减二次方与单位误差的交错门的数量，但线性的非单位，使我们能够分离系统相干误差的消相干效应。有了这个协议，我们表明，门的保真度是不受单一的错误，但由另一个驱动激活源的退相干，如幅度波动。
2015-04-24 quant-ph
Creating quantum correlations through local non-unitary memoryless channels
我们表明，两个量子比特，最初在一个完全经典的状态，可以发展显着的量子相关性，测量的量子不和谐（QD）的作用下的本地无记忆噪声（特别是我们考虑的情况下，马尔可夫振幅阻尼通道）。这是分析证明后，在一个紧凑的形式推导出的QD类的可分离状态参与这样一个过程。我们提供了一个图片中的布洛赫领域，明确突出的物理机制背后的效果，无论采用的具体措施的QC。
2012-02-09 quant-ph
Improved amplitude amplification strategies for the quantum simulation of classical transport problems
本文针对经典输运问题量子模拟中振幅概率过低的问题，分析了遗忘振幅放大在非幺正动力学下导致的失真误差并给出解析上界，进而提出一种改进的放大策略，在提高成功概率的同时减轻失真。
2025-02-25 quant-ph
Necessary and sufficient condition for quantum adiabatic evolution by unitary control fields
我们将量子绝热演化分解为规范不变幺正算符的乘积，在绝热近似下得到了精确的非绝热修正。给出了导致绝热演化具有几何相位的一个充要条件，并确定了在绝热演化中，当本征态缓慢变化时，本征能和简并度可以迅速变化.我们以参数化脉冲序列驱动的绝热演化为例验证了这一结果。对于具有相同平均能量和演化路径的缓慢旋转的驱动场，快速调制场可以具有比在具有恒定振幅的传统方法下获得的更小的非绝热误差。
2016-05-11 quant-ph
A Separation Between Types of Quantum Oracle Separations
University of Texas Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Stanford University（斯坦福大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文引入量子相对化的元复杂度概念，对预言机万神殿家族进行分类，证明PostBQP与PreciseBQP在特定预言机下分离，在另一些下相等，凸显量子复杂度类相对化的微妙性。
2026-10-01 cs.CC quant-ph
Changes of separation status during registration and scattering
在我们以前的工作中，提出了一种解决量子测量这一著名问题的新方法。现有的处理方法是不正确的，因为他们忽略了测量的干扰，由相同的粒子和标准的量子力学必须修改，以遵守集团可分性原则。关键的工具是离职地位的概念。分离状态的变化发生在制备、配准和散射过程中。标准的量子力学没有提供任何正确的规则来管理这些变化。这使我们有可能为量子力学增加新的规则，以满足客观化的要求。本文的方法是从标准的么正演化出发，引入极小修正。几个有代表性的注册和宏观目标上的粒子散射的例子进行了分析的情况下，以看到他们的共同特点。由此产生的离职状况变化一般规则见结论。
2012-02-24 quant-ph
Exact Unitary Synthesis: Simultaneously Optimal in Size and Depth-Ancilla Tradeoff
Tencent Quantum Laboratory（腾讯量子实验室）；T Lab（T实验室）
本文提出一种精确酉合成方法，利用高斯包络编码与坐标变换，在最优电路尺寸下同时实现渐近最优的深度-辅助量子比特权衡。
2026-10-07 quant-ph
Quantum Oracle Separations from Complex but Easily Specified States
量子计算复杂性的一个基本问题是，在给定的任务中，量子态比可比的经典弦更有用。Aaronson和Kuperberg在量子预言机的存在下证明了这种分离，量子预言机是一个在量子计算中可以调用的黑箱幺正。他们的量子预言机对一个随机的、有标记的量子态作出反应，而这种量子态很难用经典的方法来描述。我们约束标记状态的方式，使其易于指定的经典，同时保留分离的任务复杂性。我们的方法取代状态复杂性查询。此外，假设创造一个随机的，复杂的状态和创造一个指定的状态之间的困难被广泛认为是分离的，我们提出了一个实验演示的量子证人的优势，在短期内，分布式量子计算机。最后，使用的事实，一个标准的，经典定义的预言可能使量子算法在多项式步骤准备否则硬状态，我们观察到量子经典预言分离在沉重的输出采样。
2021-04-15 cs.CC quant-ph
Universal unitary transfer of continuous-variable quantum states into a few qubits
我们提出了一个将任意连续变量量子态转换成几个离散变量量子比特并返回的协议。该协议是确定性的，只利用双模拉比型的相互作用，这是很容易在捕获离子和超导电路平台。将无限维状态转移到有限维寄存器中所引起的不可避免的错误随着量子比特的数量呈指数级抑制。此外，编码状态表现出对噪声的鲁棒性，例如作用于量子比特的失相和振幅阻尼。因此，我们的协议提供了一个强大的和灵活的工具，离散连续的混合量子系统。
2021-06-23 quant-ph
Quantum Simulation of Open Quantum Systems Using a Unitary Decomposition of Operators
现实物理和化学系统中的电子输运通常涉及与大环境的非平凡能量交换，需要开放量子系统的定义和处理。由于开放量子系统的时间演化采用非幺正算符，因此开放量子系统的模拟对仅由幺正算符或幺正门构成的通用量子计算机提出了挑战。在这里，我们提出了一个通用的算法，用于实现任何非幺正算符对量子器件上任意态的作用。我们证明了任何量子算符都可以精确地分解为至多四个幺正算符的线性组合。我们证明了这种方法在两个零温度和有限温度振幅阻尼通道的二能级系统。结果与经典计算结果一致，显示出在中期和未来的量子器件上模拟非幺正操作的前景。
2021-06-23 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
Orbital optimized unitary coupled cluster theory for quantum computer
在量子计算机的变分量子本征求解器（VQE）框架下，提出了一种幺正耦合团簇理论（OO-UCC）的轨道优化方法. OO-UCC变分确定耦合簇振幅和分子轨道系数。由于它的完全变分性质，一阶性质是容易获得的。该功能允许在VQE中优化分子结构，而无需求解任何额外的方程。此外，与UCC相比，该方法需要更小的有源空间和更浅的量子线路来实现相同的精度。我们提出了使用量子模拟器的OO-UCC的数值例子，其中包括使用VQE的解析一阶导数的水和氨分子的几何优化。
2020-03-19 cond-mat.str-el quant-ph
Non-unitary free boson dynamics and the boson sampling problem
本文研究了在重复随机强迫测量下的自由玻色子幺正动力学。输入态为实空间中的Fock态，粒子数在整个动力学中保持守恒。我们证明了每个玻色子在实空间中进行非幺正量子行走，其动力学可以映射到具有复振幅的随机介质中的定向聚合物。数值计算表明，在一维系统中，当测量强度有限时，系统处于冻结相，所有玻色子都定域在实空间中。这些单粒子波函数经过长时间演化后，在实空间中呈现相同的几率分布。由于这种性质，输出状态的玻色子采样变得容易解决。我们进一步研究了具有非局域幺正动力学的电路，并通过数值计算证明了通过改变测量强度，可以存在从局域相到离域相的相变。
2021-10-23 cond-mat.stat-mech quant-ph
Derivatives of Quantum Randomness: Separating Pseudorandom Unitaries from Pseudorandom (Function-like) States
KAIST（韩国科学技术院）
本文通过研究候选PRU构造映射的导数低秩性，在量子预言机模型下证明了PRFSG不蕴含PRU，揭示了量子态与酉算子伪随机性的根本区别。
2026-09-15 cs.CR quant-ph
Efficient separation of the orbital angular momentum eigenstates of light
光的轨道角动量（OAM）是量子力学基础研究中一个很有吸引力的自由度。此外，OAM的离散无界状态空间已被用于增强经典和量子通信。OAM的非环境测量是所有此类实验的关键部分。然而，用于分离携带大量不同OAM值的单光子的现有技术方法限于约77%的理论分离效率。在这里，我们展示了一种方法，它使用了一系列的酉光学变换，使光OAM的测量实验分离效率超过92%。此外，我们证明了分离模式的角度位置的基础上，这是相互公正的OAM基础。我们的方法所达到的高度的确定性使得它特别有吸引力的提高多层次量子密码系统的信息容量。
2013-11-15 physics.optics quant-ph
Quantum Circuit Equivalence Checking: A Tractable Bridge From Unitary to Hybrid Circuits
本文提出通过延迟测量和分离投影技术，解决混合量子电路等价性检查问题，提升处理能力并发现 Qiskit 编译器的意外行为。
2025-11-27 cs.PL quant-ph
Quantum State Preparation and Non-Unitary Evolution with Diagonal Operators
在基于幺正门的量子器件上实现非幺正变换对于模拟包括开放量子系统和亚规范化量子态在内的各种物理问题具有重要意义。我们提出了一个基于膨胀的算法来模拟非幺正操作使用概率量子计算只有一个辅助量子比特。我们利用奇异值分解（SVD）将任何一般量子算符分解为两个幺正算符和一个对角非幺正算符的乘积，并证明了在1-qubit扩张空间中可以用对角幺正算符实现。虽然膨胀技术增加了计算中的量子位数，从而增加了门的复杂性，但我们的算法将膨胀空间中所需的操作限制为对角酉算子，该算子具有已知的电路分解。我们利用该算法在量子器件上制备了具有高保真度的随机亚归一化二能级态。此外，我们在量子器件上计算了两能级开放量子系统在退相通道和振幅阻尼通道中的精确非幺正动力学。该算法将是最有用的实现一般的非酉操作时，SVD可以很容易地计算，这是大多数运营商的情况下，在嘈杂的中间尺度量子计算时代。
2022-05-05 physics.chem-ph physics.comp-ph quant-ph
